Všeobecnou charakteristikou živých buniek je, že sa delia. Predtým, ako sa z jednej bunky stanú dve, musí si vytvoriť kópiu svojej DNA alebo deoxyribonukleovej kyseliny, ktorá obsahuje jej genetickú informáciu. Eukaryotické bunky ukladajú DNA v chromozómoch uzavretých v membránach bunkového jadra. Bez viacerých počiatkov replikácie by replikácia trvala oveľa dlhšie a spomalila by bunkový rast.
DNA 101
DNA je molekula s dlhým reťazcom s kostrou striedajúcich sa skupín cukru a fosfátov. Jedna zo štyroch nukleotidových báz - kruhové molekuly obsahujúce dusík - visí nad každou cukrovou skupinou. Dva reťazce DNA tvoria štruktúru dvojitej špirály, v ktorej sa báza v každom mieste cukru viaže na svoju komplementárnu bázu na sesterskom vlákne. Povolené sú iba určité párovania, takže ak identifikujete bázu na jednom vlákne, poznáte bázu v rovnakej polohe na druhom vlákne.
Chromozómy
U eukaryotov sú chromozómy valcovité štruktúry chromatínu, ktorý je zmesou proteínov DNA a histónu. Ľudské bunky majú 23 párov chromozómov, jeden párový člen od každého rodiča. Ľudský chromozóm obsahuje asi 150 miliónov párov báz. Chromatín je pevne zložený, aby stlačil DNA tak, aby sa zmestila do bunky. Keby ste rozložili koniec na koniec všetkej DNA v ľudskej bunke, merala by asi 6 stôp. Aby došlo k replikácii, je potrebné skrutkovicu DNA rozmotať tesne pred kopírovaním.
Replikácia
Eukaryotické bunky striedajú rast a delenie a DNA sa replikuje počas rastovej fázy. DNA vstupuje do uvoľneného stavu, ktorý umožňuje prístup DNA polymerázy, enzýmu, ktorý kopíruje každé vlákno. Ďalší enzým, helikáza, najskôr oddeľuje dva porasty v oblasti zvanej replikačný pôvod. Každé vlákno slúži ako templát pre nové vlákno s komplementárnou sekvenciou nukleotidových báz. Replikačná bublina obklopujúca molekulu polymerázy sa počas operácie kopírovania pohybuje pozdĺž každého vlákna DNA. Starý a nový prameň sa zipsom spojí v zadnej časti bubliny.
Časové požiadavky
DNA polymeráza môže transkribovať eukaryotické chromozómy rýchlosťou asi 50 párov báz za sekundu. Keby mal chromozóm iba jeden počiatok replikácie, kopírovanie jednej špirály DNA by trvalo asi mesiac. Použitím viacerých pôvodov môže bunka replikovať špirálu asi za hodinu, čo je 720-násobné zrýchlenie. Počas procesu viacnásobné replikačné bubliny na každom chromozóme vyvrhujú malú dĺžku DNA, ktorá sa potom spojí a vytvorí hotový produkt. Výhodou viacerých pôvodov je, že umožňuje relatívne rýchle delenie buniek a rast organizmu. Napríklad ľudská matka by musela mať plod pred pôrodom 540 rokov, ak by musela závisieť od jedného pôvodu replikácie na každom chromozóme.